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PERFECTIONNEMENTS AUX MAGNETOMETRESo
La présente invention,système Charles KAPLAN., est relative aux magnétomètres du genre de ceux qui sont utilisés pour la détermination par une seule mesure d'une composante quelconque d'un champ magnétique.
On connaît de tels magnétomètres qui contiennent un élément sensible au champ magnétique, et dans lesquels un champ magnétique oppo- sé est créé par un courant traversant un solénoïde qui entoure cet élément sensible, l'intensité du champ étant déterminée par la valeur du courant né- cessaire pour ramener au zéro de sa graduation le galvanomètre intercalé dans le circuit de l'élément sensible au champ magnétique
Un magnétomètre de ce genre est représenté schématiquement sur la fig. 1.
On voit sur cette figure un générateur 1 à courant alternatif qui alimente l'enroulement primaire d'un transformateur 2. 3a et 3b repré- sentent deux solénoïdes identiques, à l'intérieur desquels se trouvent res- pectivement les noyaux 9a et 9b en alliage ferromagnétique à grande perm éa- bilité initialeo Une extrémité de chacun de ces solénoldes est branchée à une borne extrême du secondaire du transformateur 2, tandis que les deux au- tres extrémités sont réunies en 10.
Entre la prise médiane 11 de l'enroule- ment secondaire du transformateur 2 et le point commun 10 des deux extrémi- tés des solénoïdes 3a et 3b, est branché un galvanomètre 4 à courant continu aux bornes duquel est connecté un condensateur 5 Autour des deux solénoï- des 3a, 3b est enroulé un troisième solénoïde 6 qui sera dénommé ci-après solénoïde de compensation, et qui est branché dans un circuit contenant une source à courant continu 7, un rhéostat de réglage 8, un inverseur 12 et un milliampèremètre 13
Lorsqu'aucun champ magnétique n'agit sur les noyaux 9a et 9b ces derniers se saturent symétriquement dans le temps, les courbes de mag- nétisation de chacun de ces noyaux étant décalées de 180 , de sorte qu'aucun courant ne traverse la branche 10-11.
Si un champ magnétique extérieur agit
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sur les noyaux 9a et 9b, la composante de ce champ suivant l'axe magnétique de ces noyaux, produit une dissymétrie dans la magnétisation des noyaux 9a et 9b, ce qui provoque le passage d'unn courant dans la branche 10-11. Ge courant, dont la composante alternative est éliminée par le condensateur 5 fait dévier le galvanomètre 4. L'opérateur fait passer un courant dans le solénoYde 6,de sens et de valeur tels que l'aiguille du galvanomètre 4 revienne au zéro de sa graduation. Le courant nécessaire dans le solénoïde 6 pour annuler le courant dans la branche 10-11, est mesuré par le milliam- pèremètre 13. Ce courant est proportionnel à la composante du champ sui- vant l'axe magnétique des noyaux 9a et 9b.
L'appareil 13 peut être gradué en gauss (ou en sous-multiple de gauss) , de sorte que la déviation de son aiguille indiquera directement la composante du champ suivant l'axe magné- tique des noyaux 9a et 9b.
Ce magnétomètre présente l'inconvénient d'exiger l'intervention de l'opérateur pour régler le courant dans le circuit du solénoïde 6, chaque fois que le champ magnétique détecté vient à varier.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient Elle est caractérisée par des moyens grâce auxquels le réglage du courant dans le solénoïde de compensation est effectué automatiquement par le courant de déséquilibre dû à la dissymétrie magnétique dans au moins un des. noyaux en alliage à grande perméabilité initiale.
A cet effet, l'invention prévoit de remplacer le galvanomètre 4 par tout dispositif de compensation automatique connu, tel que convertis- seur de mesure, potentiomètre automatique électrique ou non, amplificateur électronique ou non, etc..
Dans les exemples représentés, le dispositif de compensation automatique est un convertisseur de mesure dont le cadre mobile, dépourvu de couple antagoniste, du galvanomètre intercalé dans le circuit de l'élément sensible au champ magnétique est solidaire de l'élément variable d'un dispo- sitif qui permet d'obtenir un courant continu traversant le solénoïde 6, le sens et la valeur de ce courant se réglant automatiquement de façon à obte- nir une compensation des variations du champ magnétique dans 1'élément sensi- ble du magnétomètre.
Le solénoide 6 peut comporter plusieurs sections permettant ainsi de faire varier le calibre du magnétomètre.
Suivant une variante de l'invention, l'élément sensible au champ magnétique est entouré, en plus du solénoïde 6, d'un deuxième solénolde qui est branché aux bornes d'une source à courant continu dont l'intensité est réglable par l'opérateur ou par un dispositif automatique, ce qui permet de pouvoir tout d'abord, compenser le champ terrestre, ou le champ magnétique dont on veut ultérieurement déceler les variations.
Suivant une autre variante de l'invention, le circuit contenant la source à courant continu est branché en dérivation aux bornes du solénoï- de 6, de sorte que le courant total qui parcourt ce solénoïde compense à la fois le champ terrestre (ou le champ magnétique dont on veut déceler les variations) et les variations de ces champs magnétiques.
La variante susmentionnée peut comporter la modification suivante un circuit à shunt universel, branché en dérivation aux bornes du solénoïde 6, est inséré dans le dispositif de compensation automatique, de sorte que le courant issu de ce dispositif se partage entre le shunt et le solénoïde.
Suivant une autre variante, le solénoïde de compensation n'entoure qu'un seul des deux noyaux en alliage ferromagnétique à grande perméabilité initiale.
L'invention concerne aussi certains modes d'application des dites dispositions, en particulier l'application à la mesure de courant continu à forte intensité basée sur l'action du champ magnétique engendré par la bar- re parcourue par un tel courant.
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Les figs. 2, 3, 4, 5 et 6 ci-annexées, représentent à titre d'exemples non limitatifs, différentes formes de réalisation de l'invention.
La figo 7 représente le dispositif suivant l'invention quand il est appliqué à la mesure de courant continu à forte intensité.
La fig.8 est une variante de la fig . 7 dans laquelle l'élément sensible au champ magnétique est constitué par deux circuits magnétiques, entourant la barre parcourue par le courant continu à forte intensité.
Sur la figo 2, où. les nombres 1, 2, 3a, 3b, 5, 6, 10, 11, 13 ont la même signification que sur la fig. 1, 14 représente le cadre mobile dé- pourvu de couple antagoniste d'un galvanomètre et dont l'arbre 15 est soli- daire d'un élément variable 16 qui, dans l'exemple représenté, est un con- densateur. Le cadre mobile 14 est inséré dans le circuit 10-11 de la même fagon que le galvanomètre 4 de la fig. 1.
L'une des armatures 17 du con- densateur 16 est montée sur l'arbre 15. Ce condensateur comporte deux arma- tures fixes, dont l'une, 18, est reliée à un oscillateur 20 qui produit entre cette armature et la masse 22 une tension de haute fréquence, et dont l'autre, 19, est reliée à l'extrémité d'une impédance 21 dont l'autre extré- mité est reliée à la masse 22. On obtient ainsi aux bornes de l'impédance
21 une différence de potentiel qui est fonction de la position de l'armatu- re mobile 17, et par conséquent, fonction de la position du cadre mobile 14.
La tension aux bornes de l'impédance 21 est appliquée aux bornes d'entrée d'un amplif icateur-détecteur 23, de tout type connu.
La tension continue recueillie aux bornes de sortie de cet am- plificateur-détecteur est appliquée à un circuit comprenant le solénoïde
6 et le milliampèremètre 13 (gradué en gauss).
Lorsque le champ magnétique détecté vient à varier, le cadre mobile 14 dévie dans un sens ou dans l'autre, ce qui fait varier la capacité du condensateur 16, par suite de la déviation de l'armature 17, solidaire du cadre mobile 14. Il en résulte une variation de courant dans l'impédance 21 et par conséquent une variation de tension aux bornes de sortie de l'am- plificateur-détecteur 23. Cette variation de tension entraîne une variation de courant dans le solénoïde 6 de sens et de valeur tels que le flux magné- tique produit par ce solénoïde compense rigoureusement la variation de la composante du champ magnétique détecté. On obtient donc ainsi un réglage automatique du courant servant à la mesure du dit champ magnétique.
Dans la variante suivant fig 3, le dispositif représenté est le même que celui de la fig. 2, mais les solénoïdes 3a, 3b sont entourés, en outre, par un deuxième solénoïde 6' branché dans un circuit contenant une source à courant continu 31, un rhéostat 32, un inverseur 33 et un milliampèremètre 34.
L'intérêt de cette disposition est de pouvoir, tout d'abord, compenser la composante du champ terrestre suivant l'axe magnétique des noyaux 9a et 9b, ou du champ magnétique dont on veut ultérieurement déceler les variations. Dans l'exemple représenté, le courant dans le circuit du solénoïde 6' est réglé par l'opérateur en agissant sur le rhéostat 32 de fagon que l'aiguille du milliampèremètre 13 revienne au zéro de là gradua- tiono Dans ces conditions,l'aiguille du milliampèremètre 13 ne déviera que si le champ magnétique détecté vient à varier.
Cette disposition per- met d'accrottre dans de fort proportions, la sensibilité du magnétomètre
La valeur du champ total est obtenue à chaque instant en addition- nant les indications des deux milliampèremètres 34 et 13.
Dans la variante suivant la figo 4, le dispositif représenté re- pose sur le même principe que celui de la fig. 3, mais le circuit servant à compenser la composante du champ terrestre ou du champ magnétique dont on veut déceler les variations (circuit comprenant la source à courant continu 31, le rhéostat 32, l'inverseur 33 et le milliampèremètre 34) est branché en dérivation aux bornes du solénoïde 60 Cette disposition permet de sup- primer le deuxième solénoïde., indiqué en 6' sur la fig3.
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La fig. 5 représente une modification au mode de réalisation représenté sur la fig. 4.- Un shunt universel 101 à prises multiples et une résistance fixe 102 sont branchés en dérivation aux bornes du solénoï- de 60 Le shunt universel 101 est en outre inséré dans le circuit de sortie de l'amplificateur-détecteur 23 en série avec le milliampèremètre 13.
Dans la variante suivant la fig. 6,le solénoïde 6, qui sert à la compensation automatique .n'entoure que le noyau magnétique 9a. Le solénoïde 6' comporte deux enroulements 6'a et 6'b. De cette façon, on peut séparer les deux éléments sensibles et les placer éventuellement à une grande distance l'un de l'autre.
Les deux éléments sensibles sont placés d'abord dans le même champ et on règle le courant dans les enroulements 6'a et 6'b de façon à obtenir le passage au zéro du milliampèremètre 13 .
Le magnétomètre étant ainsi taré, on déplace l'élément sensible comportant le noyau 9a à une certaine distance. Si le champ est le même que précédemment, le milliampèremètre 13 reste au zéro, dans le cas- con- traire, il dévie et indique directement l'écart entre les deux champs.
Bien qu'on ait représenté quelques formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières,, données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractè- re restrictif, et que par conséquent toutes les variantes ayant même ob- jet que les dispositions susindiquées rentreraient-comme elles dans le cadre de l'invention.
En particulier, l'élément variable associé au cadre mobile du galvanomètre dépourvu de couple antagoniste (qui dans les exemples repré- sentés est l'armature mobile d'un condensateur) peut être l'enroulement mobile d'une bobine d'induction mutuelle placé dans le champ produit par l'enroulement fixe alimenté par du courant alternatif. Cet élément va- riable peut également être un miroir qui renvoie un faisceau lumineux sur une cellule photoélectrique, ou encore un dispositif bolométriqueo
La fig.7 représente schématiquement le dispositif de la fig.
2, appliqué à la mesure d'un courant continu à forte intensité circulant dans une barre
Sur cette figure où les mêmes nombres ont la même significa- tion que dans la fig 2, B représente une barre parcourue par un courant continu J à forte intensité. Ce courant continu produit, comme cela est connu, un champ magnétique H, dont les lignes de force sont des circonfé- rences ayant la barre B pour axe La valeur de ce champ est proportion- nelle au courant continu J, qui traverse la barre B et inversement propor- tionnelle à la distance du centre de la barre à l'élément sensible au champ magnétique.
La détermination du champ magnétique produit par le cou- rant J qui traverse la barre B permet donc d'obtenir facilement, si l'on connaît la distance du centre de la barre à l'élément sensible au champ magnétique, l'intensité du dit courant.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.